一、单项(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．关于三相交流发电机的使用，下列说法中正确的是( )
①三相交流发电机发出三相交变电流，只能同时用三相交变电流
②三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流
③三相交流发电机必须是三根火线、一根中性线向外输电，任何情况下都不能少一根输电线
④如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用三根线(都是火线)向外输电
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：选D.在一个发电机中安装三组独立互成120°角的线圈，发电机就产生三相独立的交变电流，可以同时使用，也可以不同时使用，①错，②对；三相交流发电机可以是三根火线、一根中性线向外输出叫三相四线制，如果三相负载完全相同，三相交流发电机也可以用三根线(都是火线)向外输电，叫三相三线制，③错④对，故应选D.
2．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )
A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B．穿过原、副线圈的磁能量在任何时候都不相等
C．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势
D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
解析：选C.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁联系在一起，故D错误．
3．关于理想变压器特点的下列说法中正确的是( )
A．理想变压器能够使电压升高，同时电流变大
B．原副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同
C．原副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流
D．原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大
解析：选C.理想变压器原副线圈功率相等，即U1I1＝U2I2，不可能同时使电压升高，电流增大，A错；原副线圈匝数不同，感应电动势不同，B错；理想变压器不考虑绕线铜损，铁芯的热损，当然要求线圈无电阻，铁芯不产生涡流，C对；原副线圈中匝数少的一边，电流大，绕线粗，但不一定作为原线圈使用，D错．
4．理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )
A．I1由I2决定
B．U2与负载有关
C．P2由P1决定
D．以上说法都不正确
解析：选A.对理想变压器的电流关系可写成I1＝n2n1I2，原线圈中的电流与副线圈中的电流成正比，所以原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A正确．
5．用理想变压器给电阻负载供电时，用下列哪些方法可以减小变压器的输入电流( )
A．增加原线圈的匝数
B．增加副线圈的匝数
C．在副线圈上多并联些电阻
D．增加副线圈的负载
解析：选A.原线圈的电压U1是不变的，所以当增加原线圈的匝数n1时，副线圈两端的电压U2一定减小，I2也一定减小，两线圈功率关系是P1＝P2，即U1I1＝U2I2，那么I1一定减小，所以A是正确的．根据U1、n1不变，增大n2，则U2增大，对副线圈电路来说，U2相当于电源电动势，外电阻R不变，所以副线圈电流I2增大，而I2U2＝I1U1，U1不变，所以I1必增大，B错，当U1、U2、n1、n2不变，并联电阻增多，R减小，根据闭合电路欧姆定律，I2增大，同上面推导，I1必增大，C错，负载增多时，要知道是副线圈上所接的总电阻变小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中电流也增大，D错．
6．关于电能输送的以下分析，正确的是( )
A．由公式P＝U2/R知，输电电压越高，输电线上功率损失越大
B．由公式P＝U2/R知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少
C．由公式P＝I2R知，输电电流越大，输电线上功率损失越大
D．由公式P＝UI知，输电线上的功率损失与电流成正比
解析：选C.输电线上损失的功率P损＝I2R线＝U2损R线，公式中的U损指输电线上(即电阻R线)的分压，而不是输电电压，A、B两项错；公式P＝UI是电源提供的总电功率，而不是输电线上损失的电功率，D项错．
7．(2010年高考福建卷)中国已投产运行的1000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P.在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1000 kV特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗的电功率将变为( )
A.P4 B.P2
C．2P D．4P
解析：选A.在高压输电中，设输送电功率为P′，输电电压为U，输电线电阻为R，则输电线上损耗的电功率为P＝(P′U)2R，当输电电压升为原来的2倍时，输电线损耗的电功率变为原来的14，故选A.
8. 钳形电流表的外形和结构如图所示．图4－8甲中电流表的读数为1.2 A．图乙中用同一电缆线绕了3匝，则( )
图4－8
A．这种电流表能测直流电流，图乙的读数为2.4 A
B．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为0.4 A
C．这种电流表能测交流电流，图乙的读数为3.6 A
D．这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图乙的读数为3.6 A
解析：选C.钳形表是根据电磁感应原理制成的，故只能用来测量交流电流；对钳形表的初、次级满足n1n2＝I2I1，I2＝n1n2I1，钳形表在使用时，初级是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I1保持不变，I1不变，故当n1增加3倍时，I2＝3.6 A，C正确．
9．如图4－9所示，理想变压器的副线圈上接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联接在交流电源上．若四个灯泡完全相同，且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为( )
图4－9
A．1∶1 B．2∶1
C．3∶1 D．4∶1
解析：选D.由于四个灯都正常发光，所以每个灯两端电压和通过各灯的电流相等．原、副线圈中电流之比I1I2＝n2n1＝13，原、副线圈两端的电压之比U1′U2＝n1n2，又灯A和原线圈串联后接在电源两端：U1′＝U1－IR＝U1－U2.上面三式联立后得U1－U2U2＝31，所以U1U2＝41.答案应为D项．
10．(2014年高考福建理综卷)图4－10甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常开光．下列说法正确的是( )
图4－10
A．输入电压u的表达式u＝202sin(50πt)V
B．只断开S2后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8 W
解析：选D.由题图Um＝202 V，T＝0.02 s，则ω＝2πT＝100π rad/s，输入电压u＝202 sin(100πt)V，故A错；由变压器的变压规律知：U1U2＝n1n2，故U2＝U1n2n1＝20×15 V＝4 V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4 V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝U22R总，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝U22R＝4220 W，D正确．
二、题(本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答)
11．某发电厂用2.2 kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用22 kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率．前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为________．要将2.2 kV的电压升高至22 kV，若变压器原线圈的匝数为180 匝，则副线圈的匝数应该是________匝．
解析：由P＝UI得I＝PU，导线上损失的电功率P损＝I2R＝P2RU2，所以P损1P损2＝U22U21＝2222.22＝100∶1.
由变压器的电压与匝数的关系U1U2＝n1n2知：
2.222＝180n2，n2＝1800匝．
答案：100∶1 1800
12．(2014年济南高二检测)如图4－11所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，原线圈输入电压U1＝1410sin100πt(V)，副线圈通过电阻r＝1 Ω的输电线对用户供电，则用户处最多接________盏“220 V 40 W”电灯可保证正常发光．
图4－11
解析：由题意知原线圈的输入电压为
U1＝Um2＝14102 V≈1000 V.
根据原、副线圈的匝数比得，副线圈的电压为
U2＝n2n1U1＝14×1000 V＝250 V.
用电器正常工作电压U用＝220 V，则线路损失电压为
ΔU＝U2－U用＝250 V－220 V＝30 V
输电线上的电流为I＝ΔUr＝301 A＝30 A
每只灯泡的正常工作电流为I额＝P额U额＝40220 A＝211 A
用户最多可接电灯的盏数为n＝II额＝30211 A＝165盏．
答案：165
三、(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(10分)如图4－12所示，理想变压器的原、副线圈之比为n1∶n2＝4∶1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等．a、b端加一交流电压后，求：
图4－12
(1)两电阻消耗的电功率之比PA∶PB；
(2)两电阻两端的电压之比UA∶UB.
解析：(1)由电流与匝数之间关系得，理想变压器的原副线圈中的电流之比：IAIB＝n2n1＝14.
又因为RA＝RB，所以两电阻消耗的电功率之比
PA∶PB＝I2ARA∶I2BRB＝1∶16
(2)由UA＝IARA，UB＝IBRB
得两电阻两端电压之比：
UA∶UB＝IA∶IB＝n2∶n1＝1∶4.
答案：(1)1∶16 (2)1∶4
14．(10分)(2014年龙岩高二检测)如图4－13所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1100，接入电压U1＝220 V的电路中．
图4－13
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 6 W”、“110 V 60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
解析：(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由
U1U2＝n1n2，U1U3＝n1n3，得
n2＝U2U1n1＝6220×1100＝30匝，
n3＝U3U1n1＝110220×1100＝550匝．
(2)设原线圈输入电流为I1，由P入＝P出，即
I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3，
所以I1＝P2＋P3U1＝6＋60220 A＝0.3 A.
答案：(1)30匝 550匝 (2)0.3 A
15．(14分)如图4－14所示，某村在距村庄较远的地方建了一座小型水电站，发电机的输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线电阻为10 Ω，允许线路消耗的功率为输出功率的4%，求：
图4－14
(1)若不用变压器而由发电机直接输送，用户得到的电压和功率是多少？
(2)用如图所示电路输电，若用户需要220 V电压时，所用升压、降压变压器原副线圈匝数比为多少？(不计变压器能量损失)
解析：(1)不用变压器而直接输送时，
输电线上的电流I＝PU＝9×103500 A＝18 A
电压损失ΔU＝IR＝180 V
功率损失ΔP＝I2R＝3240 W
用户得到的电压和功率分别是
U用＝U－ΔU＝320 V
P用＝P－ΔP＝5760 W
(2)由ΔP＝P×4%＝I22R得I2＝6 A，由P＝U2I2得
U2＝1.5×103 V
由n1n2＝U1U2得n1n2＝5001500＝13.
U3＝U2－I2R＝(1500－60) V＝1440 V
所以n3n4＝U3U4＝1440220＝7211.
答案：(1)320 V 5760 W (2)1∶3 72∶11
16．(14分)(2014年创新试卷)利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统．光伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式．将直流电变为交流电的装置称为逆变器．
(1)用逆变器将直流电变为交流电进行供电有哪些好处？
请简要回答．
(2)有一台内阻为1 Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图4－15所示，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V 40 W”灯6盏，若全部电灯正常发光，则
图4－15
①发电机输出功率多大？
②发电机电动势多大？
③输电效率多少？
解析：(1)可以改变电压的大小以适应不同的需要；通过升压、降压在远距离输电中减少电能在输电线上的损耗，提高供电效率．所以用逆变器将直流电变为交流电，可以提高发电系统的利用率．
(2)①发电机的输出功率：P出＝nP灯＋I22R
而I2＝I3＝14I4＝14nI灯＝14×22×6×40220 A＝6 A
所以，P出＝22×6×40＋62×4＝5424 (W)．
②E＝U1＋I1r，r为发电机内阻，
U1＝14U2，U3＝4U4
U2＝4U4＋I2R＝4×220 V＋6×4 V＝904 V；I1＝4I2
所以，E＝9044 V＋6×4×1 V＝250 V.
③η＝P用P出＝nP灯P出＝22×6×40 W5424 W×100%＝97%.
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